工程材料

　　内容提要 本书是为适应高校专业设置调整和合并而提出的教改要求，根据国家教育部最新颁布的普通高等学校《工程材料及机械制造基础》系列课程教学基本要求，针对工程材料课程教学基本内容和要求而编写的。全书引用最新国家标准，主要阐述机械零件在不同工作条件下的性能要求，以及机械工程技术人员必备的材料学基本理论和知识；介绍了各类工程材料的成分、组织结构、加工工艺、性能特点和应用范围；结合实例说明了选用材料的原则和方法。全书分为材料力学性能、材料结构、材料相变基础、材料的改性、金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料、材料的选用等9章，各章后均附有分析应用型习题。此外，本书还附有旨在帮助消化、吸收教材内容的配套多媒体教学光盘和在线学习、考核系统（网址：http：／／sme．sytu．edu．cn／reviews／index．asp），以进一步加强对学生选材用材能力的培养。 本书可作为高等学校机械类、近机械类专业学生教材，也可作为高等职业技术学院、高等专科学校相关专业的教材和有关专业科技人员的参考用书。 前言 本教材是按照高校专业设置调整与合并所提出的教改要求，以国家教育部最新颁布的《工程材料及机械制造基础课程教学基本要求》中工程材料的教学基本内容和要求为依据来编写的。为与目前机械类专业少学时、宽口径、重技能的教学改革要求相适应，在适度、够用的前提下以精简理论、加强基础、注重应用、拓宽知识面、更新教材内容为基本编写原则。 本教材的内容体系是以重点高等工科院校《工程材料及机械制造基础》系列课程改革指南中工程材料课程改革参考方案为依据，在总结近几年工程材料及机械制造基础系列课程教改成果和遵循材料科学与工程体系的基础上，将《工程材料》课程内容进行有机整合并优化，以机械工业广泛使用的工程材料为研究对象，以材料的"化学成分-加工工艺-组织结构-性能-应用"为纲，由浅入深地展开。内容编排上力求在探索教材新结构的同时保证教材内容的科学性、先进性、适用性和相对稳定性。 本教材在内容选择上注意根据材料科学与工程的发展，顺应制造工程的实际需要，阐述了现代机械工程技术人员所应必备的材料学基本理论和知识。在重点剖析结构材料的同时，适当地介绍功能材料；在重点分析工业上广泛使用的金属材料的同时，适量地介绍非金属材料、新型材料以及新技术、新工艺等方面的有关知识，尽可能体现教材内容的先进性。注重理论联系实际，学以致用，加强对学生实际工程技术能力的培养。 近年来，为与国际先进技术接轨，已对许多材料试验方法标准、材料牌号标准、材料技术条件标准进行了修订，有些更新力度还比较大。本教材力求体现这种更新，采用最新的国家标准和行业标准并增加生产实践中广泛应用的相关图表、资料、经验公式和材料设计实例，以增加本教材的实用性。 为培养学生创造性思维和独立分析与解决实际问题的能力，各章末均附有习题，旨在帮助学生及时理解、消化本章内容。 为在少学时的教学条件下，帮助学生尽快掌握教学内容，我们还进行了以下两方面工作。一是在文字版教材的基础上研制了助学版多媒体教学光盘。光盘除包含全部文字教材内容外，对一些教学上的难点、疑点以及工程实际过程，大量运用自制的动画及视频、图片等形式直观表达，还配有约6万字的多种实用附录和助学资料以减少文字教材篇幅。二是配套设置网上在线学习、考核系统（网址：http：／／sme．sytu．edu．cn／reviews／index，asp）。题型以选择题为主，其特点是题干及题支（备选项）具有双随机性，运行时系统随机地从题库中选择题干，对应于每道题干题支的顺序也随机产生。多名学生同时学习或集中考试时，所选到的同一道题题支的顺序是不固定的，以最大限度地保证学生学习到正确的答案内容而不只是记忆备选项的标号，可以较好地防止在集中学习或考试过程中可能的作弊行为。系统还具有自动记录上线时间、答题情况、统计成绩等功能，可作为检查学习效果的辅助工具，进一步帮助学生培养自主学习的能力、正确理解和应用教学内容。 本书由刘新佳（江南大学）任主编，姜银方（江苏大学）、姜世杭（扬州大学）任副主编，王海彦（江南大学）参编；多媒体教学光盘由刘新佳和姜世杭负责制作；在线学习、考核系统由刘新佳和赵又力（江南大学）负责研制。编写过程中，江苏大学王宏宇老师提出了许多有益的建议。江南大学"太湖学者"特聘教授、博士生导师赵永武教授审阅了全部书稿并提出了宝贵的修改意见，对此，全体编者表示衷心的感谢！ 本书可作为高等学校本科机械类、近机类专业学生教材，也可作为高等职业技术学院、高等专科学校相关专业的教材和有关专业人员的参考用书。 编写过程中，编者参阅了部分国内外相关教材、科技著作及论文，在此向资料作者表示深切的谢意！ 由于编者学识所限，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。 联系方式：jdjg2006@126．com。 编者 2005年10月

暂缺《工程材料》作者简介

绪论1
01材料及材料科学的发展1
02工程材料及其分类2
03材料科学在机械工程中的地位和作用3
04工程材料课程的基本任务、学习内容、目的与方法4
1材料力学性能6
11材料的静载力学性能6
111材料承受静拉伸时的力学性能指标6
112硬度10
12材料的动载力学性能12
121冲击韧性12
122疲劳强度14
13材料的断裂韧度14
14材料的高、低温力学性能15
141高温力学性能15
142低温力学性能16
15材料的磨损性能17
习题17
2材料结构19
21材料中的原子键合方式19
211金属键19
212离子键19
213共价键20
214分子键20
22金属晶体结构21
221有关晶体结构的基本概念21
222典型的金属晶体结构21
223实际金属的结构23
23合金相结构25
231固溶体25
232金属化合物26
24金属表面结构27
241金属表面的类型27
242金属表面的组织形貌27
25高分子化合物的结构28
251大分子链结构29
252高分子化合物的聚集态结构30
26陶瓷材料的组织结构30
习题31
3材料相变基础知识32
31纯金属的结晶32
311结晶的概念及条件32
312结晶过程33
313结晶晶粒大小及控制34
314晶体的同素异构35
32二元合金相图35
321合金相图的建立36
322二元合金相图的基本类型37
323相图与合金性能的关系42
33铁碳合金相图44
331铁碳合金中的基本相44
332铁碳合金相图分析45
333铁碳合金成分、组织与性能的关系50
334铁碳相图的应用简介53
34钢的固态相变54
341钢在加热时的转变55
342钢在冷却时的转变57
习题67
4材料的改性69
41钢的热处理69
411钢的整体热处理工艺70
412钢的表面淬火和化学热处理81
413先进热处理技术87
414热处理常见缺陷91
415热处理零件的技术要求94
42金属材料的固溶处理和时效强化95
43金属的形变改性96
431塑性变形机理96
432冷塑性变形对金属组织与性能的影响99
433塑性变形金属在加热时组织与性能的变化102
434金属的热塑性变形104
44钢的合金化改性106
441钢中常存杂质元素对钢性能的影响106
442合金元素在钢中的主要作用107
45高分子材料的改性110
451物理改性110
452化学改性111
46材料表面改性技术112
461高能束表面技术112
462气相沉积技术115
463电镀、刷镀和化学镀117
464热喷涂技术120
465化学转化膜技术121
466表面形变强化123
习题123
5金属材料125
51工业用钢125
511钢的分类与牌号125
512结构钢132
513工具钢150
514特殊性能钢162
52铸铁172
521铸铁的石墨化172
522铸铁的分类与牌号173
523灰铸铁174
524球墨铸铁177
525蠕墨铸铁180
526可锻铸铁181
527合金铸铁183
53非铁金属及其合金184
531铝及铝合金184
532铜及铜合金188
533钛及钛合金192
534轴承合金194
54粉末冶金材料196
541粉末冶金机器零件材料196
542粉末冶金工具材料197
55新型金属功能材料198
551形状记忆材料198
552磁性材料200
553超导材料202
554储氢材料203
555智能材料205
556功能梯度材料206
557纳米材料207
558非晶态金属209
习题211
6高分子材料213
61高分子材料的基本概念213
611高分子化合物的组成213
612高分子化合物的合成方法213
613高分子化合物的分类214
62高分子材料的性能214
621力学性能214
622物理化学性能215
623高分子化合物的老化及防止措施215
624高分子材料性能影响因素分析215
63工程塑料217
631塑料的组成及分类217
632常用塑料218
633几类典型塑料零件的选材220
64橡胶221
641橡胶的组成221
642常用橡胶222
65合成纤维223
651合成纤维的分类223
652常用合成纤维224
66胶黏剂224
661胶黏剂的分类224
662常用胶黏剂225
67涂料226
671涂料的组成226
672常用涂料226
68功能高分子材料227
681离子交换树脂228
682导电高分子材料229
683液晶高分子材料229
684生物医用高分子材料229
习题230
7陶瓷材料231
71陶瓷材料的性能231
711力学性能231
712物理化学性能231
72常用陶瓷材料231
721陶瓷材料的分类231
722结构陶瓷材料232
73功能陶瓷材料234
731铁电陶瓷235
732热释电陶瓷235
733压电陶瓷236
734铁氧体磁性材料236
735半导体陶瓷237
736超导陶瓷238
737生物陶瓷239
738功能陶瓷薄膜240
739纳米陶瓷240
习题241
8复合材料242
81复合材料基本知识242
811复合材料的分类242
812复合材料中的增强材料242
82复合材料的性能及复合增强原理244
821复合材料的性能244
822复合增强原理245
83常用复合材料246
831树脂基复合材料246
832金属基复合材料249
833陶瓷基复合材料250
834其他类型复合材料251
84功能复合材料252
841电功能复合材料252
842光功能复合材料253
843隐身复合材料253
844其他功能复合材料254
习题255
9材料的选用256
91选材的基本原则、过程和方法256
911选材的基本原则256
912选材的基本过程260
913选材方法262
92典型机械零件的选材266
921齿轮类零件的选材266
922轴类零件的选材270
923箱体支承类零件的选材274
习题276
参考文献277